內容摘要
·新的研究表明，睡眠也許和清理大腦代謝廢物有關。如果睡眠不好，導致代謝廢物長期得不到有效清理，其結果很可能就是老年痴呆。
·不睡覺造成的損傷似乎並不是永久性的，很容易恢復。長時間睡眠不足才會對身體有害。
·大腦產生的代謝廢物主要靠什麼來清理呢？答案是腦脊液。這是一種像「水」一樣清亮的液體。
·只有在深度睡眠時腦脊液才會流進腦組織中去為大腦打掃衛生。
·如果未來的科學家們能夠掌握控制腦脊液流動的方法，就能更好地預防阿爾茲海默病。
地球上絕大部分陸生動物都要睡覺，人類自然也不例外。但動物們為什麼非得睡覺呢？睡眠的功能到底是什麼？這兩個問題看似簡單，但科學家們至今仍然沒有找到答案。
男子11天零25分鐘不睡覺精神出問題休息兩天後恢復
不管真正的原因到底是什麼，我們每個人都知道硬挺著不睡覺的感覺是很糟糕的，這招甚至可以用來作為刑訊逼供的手段。
20世紀60年代，美國加州聖地亞哥市的一位名叫蘭迪·加德納（Randy Gardner）的高中生決定挑戰一下人生，看看自己究竟能堅持多久不睡覺。最終他在幾位科學家的輪番監督下保持清醒長達11天零25分鐘，創下了人類不睡覺時間最長的世界紀錄。
據說最後那幾天他出現了嚴重的精神問題，具體表現為認知障礙、情緒失控和短期記憶力喪失等等，甚至還出現了幻覺，就像吸毒一樣。
但是，結束試驗之後他休息了兩天就完全恢復了，此後似乎也沒有留下什麼後遺症。這說明不睡覺造成的損傷似乎並不是永久性的，很容易恢復。
深度睡眠
清除腦神經細胞產生的代謝廢物
按照這個思路，有人提出了一個假說，認為睡眠的主要作用就是清除腦神經細胞產生的代謝廢物。廢物堆積過多當然不好，但如果堆積時間不長的話，只要通過補覺來清理一下，就能完全恢復原狀。所以一個人偶爾熬個夜不是什麼大問題，只有長時間睡眠不足才會對身體有害。
那麼，大腦產生的代謝廢物主要靠什麼來清理呢？答案是腦脊液（Cerebrospinal Fluid）。這是一種像水一樣清亮的液體，可以在腦組織和脊髓之間自由流動，其功能有點像清潔液，可以通過反覆的沖洗將神經細胞產生的廢物清理出去。
2013年有人做了個實驗，發現小鼠的腦神經細胞在睡眠時體積會縮小，空出來的地方會被腦脊液迅速填補，科學家們據此猜測小鼠就是通過這種辦法沖洗腦組織的。但這個過程只能發生在睡眠期間，也許這就是睡眠真正的意義所在。
但是，人類的腦細胞在睡眠時體積不會縮小，腦脊液是如何衝進大腦開始「幹活」的呢？
美國波士頓大學的蘿拉·路易斯（Laura Lewis）博士懷疑，人類腦脊液的流動與睡眠時的腦電波有關，雙方很可能是同步的。眾所周知，人類的睡眠分為快速眼動睡眠（REM）和非快速眼動睡眠（NREM）這兩個階段，前者的標誌就是眼球快速轉動，通常伴隨著夢境的出現。後者則可以簡單地理解為深度睡眠，此時腦神經元的放電模式趨向一致，要麼大家一起放電，要麼集體同時休眠。此時的腦電波頻率會變慢，因此也被科學家們稱為「慢波睡眠」（Slow Wave Sleep）。
為了研究腦脊液和腦電波之間的關係，路易斯博士設計了一個非侵入式腦神經實驗。研究人員招募了13名志願者，讓他們頭戴腦電波測量帽（EEG Cap）躺在核磁共振儀（MRI）里睡覺，前者可以測出志願者的睡眠到底處於哪個階段，後者可以測出志願者腦部的血氧消耗情況，以及腦脊液的流動過程。
實驗結果清楚地表明，人類腦脊液的流動和睡眠狀態密切相關。每當志願者進入深度睡眠時，腦脊液就會大量湧入腦組織，開始打掃衛生。
腦脊液
大腦打掃衛生
為什麼只有在深度睡眠時腦脊液才會流進腦組織中去呢？路易斯博士認為這是有道理的。
原來，腦神經在工作時需要消耗大量氧氣，這些氧氣是被血液帶進來的，人在清醒時（以及在REM睡眠時）腦神經一直在持續放電，耗氧量居高不下，所以血液必須保持高速流動，並充滿整個腦組織，只有這樣才能保證腦神經的氧氣供應。但在深度睡眠階段，當腦神經集體休眠時，耗氧量快速下降，不需要那麼多血液了，此時腦部的血液流速便會降低25%左右，空出的部分則由腦脊液來填補，於是科學家們觀察到志願者的血液和腦脊液交替進入大腦，每20秒鐘輪換一次。
換句話說，人類大腦在深度睡眠時放慢了腦神經放電的頻率，從而減少了對血液的依賴，腦脊液便可趁機進入大腦，開始清理工作，睡眠就是通過這種方式為大腦打掃衛生的。
預防阿爾茲海默病
好好睡覺，別老熬夜
那麼，大腦究竟有哪些廢物需要每天清理呢？答案很可能包括β-澱粉樣蛋白（β-Amyloid）。
熟悉阿爾茲海默病的人都知道，這種蛋白一直是該病最重要的病理指標，甚至一度被認為是該病唯一的病因。但是，此前專門針對這種蛋白的新藥研發全軍覆沒，說明此病很可能另有原因，比如還有其他代謝廢物與此病有關，這就是為什麼光減少β-澱粉樣蛋白沒有用，必須將所有與阿爾茲海默病有關的代謝廢物全部清理出去。
路易斯博士的這項研究正是與此有關的。她將研究結果寫成論文，發表在2019年11月1日出版的《科學》（Science）雜誌上。她相信，如果未來的科學家們能夠掌握控制腦脊液流動的方法，就能動員起人體自身的清潔工，把腦部產生的所有廢物全部清理出去，從而更好地預防阿爾茲海默病。
在這一天到來之前，我們也可以自救，方法就是好好睡覺，別老熬夜了。
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來源：大眾健康雜誌微信公眾號
文：袁越
編輯：李君
校對：余運西